淺談物理分析高初中物理銜接例析

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摘要：剛開(kāi)始學(xué)習(xí)高中物理，高一新生幾乎都自覺(jué)不自覺(jué)地弱化物理分析，而用數(shù)學(xué)分析或直接套公式運(yùn)算切入，造成物理過(guò)程不清晰、胡亂套公式等，高初中物理銜接效果差。因此，需要強(qiáng)化物理分析切入，學(xué)會(huì)清晰分析物理過(guò)程，減小初中物理簡(jiǎn)單套公式的學(xué)習(xí)慣性，提升高初中物理學(xué)習(xí)銜接的效果。

關(guān)鍵詞：高初中銜接；物理分析；高一新生

以物理分析切入還是以數(shù)學(xué)分析切入，是高一新生學(xué)習(xí)高中物理能否入門(mén)、能否學(xué)好的關(guān)鍵之一。這里所謂的物理分析就是將物理問(wèn)題建立物理模型，對(duì)物理情景進(jìn)行定性的概念理解、過(guò)程分析、受力分析、運(yùn)動(dòng)分析等。所謂的數(shù)學(xué)分析就是將物理問(wèn)題直接建成數(shù)學(xué)模型，選擇物理規(guī)律表達(dá)式，具體聯(lián)立求解，再用計(jì)算結(jié)果來(lái)判定之前的猜想等。高一新生常常一開(kāi)始學(xué)習(xí)高中物理就急于拔高高中物理的數(shù)學(xué)要求，幾乎都自覺(jué)不自覺(jué)地以數(shù)學(xué)分析作為解決物理問(wèn)題的切入點(diǎn)，不重視物理分析，結(jié)果欲速不達(dá)，造成高初中物理銜接效果差，甚至造成不可逆的后果。

一、高初中物理銜接受阻于弱化物理分析的切入

高中物理學(xué)習(xí)時(shí)期，是形象思維（初中物理）向形象思維與邏輯思維融合（高中物理），再向更加偏重邏輯思維（大學(xué)物理）轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵階段。學(xué)生剛進(jìn)入高中，思維仍然是以實(shí)際物體、實(shí)際例子、實(shí)際物理過(guò)程等為依托，更多考慮的是某個(gè)具體物體、某個(gè)單一過(guò)程、某兩個(gè)物理量的簡(jiǎn)單關(guān)系等，屬于典型的形象思維，還沒(méi)有達(dá)到“由現(xiàn)象到本質(zhì)”的思維層次，也沒(méi)有“由本質(zhì)到理論（數(shù)學(xué)表達(dá)）”的思想準(zhǔn)備。但是，學(xué)習(xí)一個(gè)高中物理知識(shí)或解決一個(gè)高中物理問(wèn)題，往往思維更加復(fù)雜，不僅需要物理分析，而且需要數(shù)學(xué)分析，二者缺一不可。這二者并非并列關(guān)系，需在物理分析基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，數(shù)學(xué)分析反作用矯正物理分析，經(jīng)過(guò)循環(huán)往復(fù)，思維質(zhì)量才能一步一步地上升。很多高一新生不適應(yīng)物理分析的細(xì)節(jié)與繁瑣、書(shū)寫(xiě)的嚴(yán)格與精煉，比如常常認(rèn)為題目的過(guò)程多、模型多、細(xì)節(jié)多、規(guī)范要求多，常常出現(xiàn)思維上繁雜亂，書(shū)寫(xiě)上隨意不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那闆r。于是試圖繞過(guò)物理分析，認(rèn)為直接采用數(shù)學(xué)分析，從套用公式、列式子、式子變形、聯(lián)立求解等數(shù)學(xué)手段入手，這樣就能一步到位，直接命中卷面得分點(diǎn)。這樣的結(jié)果是致命的，比如亂套公式，忽視公式滿(mǎn)足的條件，亂賦予公式中字母的意義，容易混淆多個(gè)式子間的聯(lián)系，聯(lián)立解的數(shù)學(xué)技巧偏難等根本無(wú)法解決，總之書(shū)寫(xiě)的東西反映出學(xué)生的思維一片混亂。可見(jiàn)，從思維發(fā)展的角度來(lái)看，高初中物理銜接容易受阻于弱化物理分析的切入。

二、弱化物理分析切入的原因解析

根據(jù)多年的跟蹤分析研究，高一新生弱化物理分析切入的原因有：（一）原有學(xué)習(xí)方法的慣性。有的初中生在物理課堂上，常常沒(méi)有完整地聽(tīng)完教師講課，更沒(méi)有去思考教師講了幾個(gè)問(wèn)題以及幾個(gè)問(wèn)題間的邏輯關(guān)系，一節(jié)物理內(nèi)容最后就落腳到某個(gè)公式上，只要能夠套用這個(gè)公式就行。因?yàn)槌踔形锢砀嗟氖菃蝹€(gè)物體、單個(gè)過(guò)程，有時(shí)套公式可行，于是學(xué)生習(xí)慣于把學(xué)習(xí)初中物理簡(jiǎn)化成“背公式、套公式”，甚至再簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單算一算，解題就直接給出式子和幾個(gè)數(shù)字進(jìn)行計(jì)算，只要算的數(shù)字結(jié)果是正確的，得分概率還挺大。但這個(gè)方法常也有不靈的時(shí)候，比如沒(méi)入水中的物體上浮直至漂浮，涉及兩個(gè)很容易混淆的公式：F浮=ρ水V排g和G物=ρ物V物g，如果不知道有哪些物理量、物理量的意義、公式與物理過(guò)程的對(duì)應(yīng)關(guān)系等，將無(wú)法正確解答。但學(xué)生常常沒(méi)有意識(shí)到學(xué)習(xí)方法不對(duì)，反而錯(cuò)誤地歸因?yàn)樘族e(cuò)了公式、背錯(cuò)了公式、變錯(cuò)了公式。這樣的印象一次次加深后，久而久之便形成“背公式、套公式”的方法定式，而且慣性還很大，這種方法定式進(jìn)入高中較難自我改變。高中物理需要把現(xiàn)象抽象為理論，涉及的規(guī)律和公式比初中多很多，如果沒(méi)有弄清這些規(guī)律和公式的物理過(guò)程及其條件，直接套用規(guī)律、套用公式的方法絕不可行。可見(jiàn)“背公式、套公式”的方法定式，給學(xué)習(xí)高中物理帶來(lái)了巨大的方法障礙。（二）原有學(xué)習(xí)思維的慣性。我們知道，物理學(xué)是從具體問(wèn)題到抽象為普遍規(guī)律公式，再回到具體問(wèn)題中來(lái)解決問(wèn)題。學(xué)習(xí)物理的思維需要從偏重形象思維（初中物理）向形象思維與邏輯思維融合（高中物理），再向更加偏重邏輯思維（大學(xué)物理）進(jìn)行轉(zhuǎn)化，學(xué)習(xí)高中物理必須將形象思維與邏輯思維有機(jī)融合起來(lái)[1]。初中生的這兩種思維更多地處于分離狀態(tài)，交叉的概率很小，談不上融合，更談不上有機(jī)融合。當(dāng)遇到一個(gè)物理問(wèn)題時(shí)，要么套用某個(gè)概念、某個(gè)現(xiàn)象、某個(gè)單位等，多用于選擇題；要么套用公式、公式變形、計(jì)算等，多用于計(jì)算題，做不到分析物理過(guò)程對(duì)應(yīng)反映出什么規(guī)律、什么公式，也做不到某個(gè)規(guī)律、某個(gè)公式對(duì)應(yīng)著什么樣具體的物理過(guò)程。可見(jiàn)形象思維與邏輯思維的分離，給學(xué)習(xí)高中物理帶來(lái)了巨大的思維障礙。（三）初中訓(xùn)練（考試）題目設(shè)置的慣性。設(shè)置初中物理考題總的來(lái)講要求基礎(chǔ)簡(jiǎn)單，要求及格率要高，要求分?jǐn)?shù)普遍要高，因此，試卷有大量記憶類(lèi)的單項(xiàng)選擇題目。單項(xiàng)選擇題無(wú)法顯示分析、判斷、計(jì)算等過(guò)程，通常很容易選，甚至有時(shí)候憑著感覺(jué)也能猜對(duì)；加上計(jì)算題目也過(guò)于簡(jiǎn)單而且評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)過(guò)于寬泛，往往“背公式、套公式”的方法十分有用，有時(shí)用解數(shù)學(xué)題（甚至算術(shù)題）的方法也會(huì)得較高比例的分?jǐn)?shù)。因此初中物理考題導(dǎo)向并助推了學(xué)生習(xí)慣于“套一套”“算一算”，失去了分析物理過(guò)程與對(duì)應(yīng)的規(guī)律公式建立聯(lián)系的訓(xùn)練。這樣長(zhǎng)時(shí)間并大題量的訓(xùn)練，形成技能之后很難改變，很難適應(yīng)高中物理學(xué)習(xí)，給高初中物理銜接造成習(xí)慣性的障礙。

三、強(qiáng)化物理分析切入，以《力》一章為例

（一）高一新生要知己知彼。高初中物理銜接，尤其在思維上需要把握好物理過(guò)程（形象思維）與數(shù)學(xué)運(yùn)算（邏輯思維）相融合（非“拼盤(pán)”）關(guān)系的這個(gè)度。要知道，高中物理更多的用數(shù)學(xué)來(lái)描述物理本質(zhì)、物理規(guī)律，離開(kāi)了數(shù)學(xué)的物理僅僅是物理現(xiàn)象，不是物理學(xué)；離開(kāi)了具體物理過(guò)程的數(shù)學(xué)叫數(shù)學(xué)，不叫物理學(xué)。因此分析物理問(wèn)題時(shí)要清楚，物理現(xiàn)象的那部分是基礎(chǔ)也是關(guān)鍵，運(yùn)用數(shù)學(xué)的那部分是提升也更重要。但更多的高一新生既不知道自己已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)方法、思維方法等不適應(yīng)于高中物理學(xué)習(xí)，也不知道學(xué)習(xí)高中物理要怎么做，常處于“不知己不知彼”狀態(tài)。比如《力》一章知識(shí)結(jié)構(gòu)可分為兩部分。第一部分講述重力、彈力、摩擦力等基本概念。主要掌握三種力的物理屬性，如怎樣產(chǎn)生，怎樣定義，怎樣描述大小、方向、作用點(diǎn)三要素等。這些幾乎都是基于物理現(xiàn)象、物理概念、物理過(guò)程，是以“觀察和實(shí)驗(yàn)”形象思維為主的學(xué)習(xí)過(guò)程。第二部分講述力的合成與分解所遵循的“力的運(yùn)算規(guī)則”。主要掌握利用平行四邊形定則，描述一般情況的合力或分力的大小和方向的運(yùn)算，進(jìn)一步學(xué)習(xí)正交分解，將一般情況的力分解為互為垂直的兩個(gè)分力，以計(jì)算力的大小和方向，這是有極強(qiáng)因果“邏輯思維”特征的數(shù)學(xué)過(guò)程。實(shí)際上很多高一新生由于存在物理知識(shí)結(jié)構(gòu)、思維方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣的慣性，不重視重力、彈力、摩擦力等基本概念的內(nèi)涵理解，更不重視物理過(guò)程分析、受力分析、運(yùn)動(dòng)分析，而“習(xí)慣性”地把學(xué)習(xí)重點(diǎn)就放在第二部分力的“平行四邊形定則”“正交分解”運(yùn)算上，造成高初中銜接困難。因此，教師務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)高中物理有道坎，對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)、思維方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣等需知己知彼方可逾越。（二）高一新生要擺正數(shù)學(xué)的地位。很多高一新生知道數(shù)學(xué)是高中物理學(xué)習(xí)極為重要的方法或者工具，但不知道數(shù)學(xué)不是高中物理的核心方法，也不是基本方法（觀察和實(shí)驗(yàn)）。一旦這個(gè)關(guān)系沒(méi)擺正，高中物理學(xué)習(xí)很難上道。比如，在學(xué)習(xí)完《高中物理必修1》整冊(cè)書(shū)之后，頭腦里對(duì)《力》一章的印象只有“平行四邊形”“正交分解”兩個(gè)關(guān)鍵詞，而重力、彈力、摩擦力的印象基本沒(méi)有，甚至還停留在初中物理的理解認(rèn)識(shí)上，就會(huì)給后面學(xué)習(xí)重力、彈力、摩擦力（尤其三種力同在）做功、能量轉(zhuǎn)化、能量守恒、功能原理等埋下巨大的知識(shí)、思維、方法等隱患。到那時(shí)，想要再回過(guò)來(lái)重新學(xué)習(xí)已不可能，致使高中力學(xué)越學(xué)越難，高中電學(xué)就更難，于是高初中物理銜接只能是失敗。因此，高一新生要重視擺正數(shù)學(xué)在物理中的地位，要在物理思維、物理分析基礎(chǔ)上使用和融合數(shù)學(xué)。實(shí)踐證明，放棄或繞過(guò)物理思維、物理分析基礎(chǔ)，直接使用數(shù)學(xué)套用，高初中物理銜接還沒(méi)有成功的例子。（三）高一新生要矯正理解偏差。很多高一新生對(duì)于物理概念理解、物理過(guò)程分析、受力分析、運(yùn)動(dòng)分析等，總有不夠到位或存在一定偏差的情況，這也是高初中物理銜接的障礙之一。教師需要堅(jiān)持從第一個(gè)高中物理知識(shí)起，在“如何學(xué)”“如何思考”“養(yǎng)成什么習(xí)慣”等方面，刻意規(guī)定幾個(gè)物理分析的“動(dòng)作”，幫助高一新生矯正理解偏差。例1.如圖1所示，兩木塊的質(zhì)量分別為m1、m2，兩輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)分別為k1、k2，上面的木塊壓在上面彈簧上(但不拴住)，整個(gè)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)緩慢向上提上面的木塊直到它剛離開(kāi)上面的彈簧，在這個(gè)過(guò)程中：①下面木塊m2移動(dòng)的距離為（）A.m1gk1B.m2gk1C.m1gk2D.m2gk2②上面木塊m1移動(dòng)的距離為（）A.m1gk1+m2gk2B.m1gk1+m1gk2C.m1g+m2gk1D.m1g+m2gk2分析：這是關(guān)于彈簧彈力為重點(diǎn)的受力分析問(wèn)題，是《力》一章的核心問(wèn)題之一。高一新生往往覺(jué)得彈簧彈力非常簡(jiǎn)單，只有一個(gè)公式，只要記住公式就能解決問(wèn)題了，于是只關(guān)心所述彈力、勁度系數(shù)、彈簧壓縮量三者的關(guān)系，并從公式入手（數(shù)學(xué)分析切入），結(jié)果對(duì)這樣的題目無(wú)所適從。由于該問(wèn)題涉及兩個(gè)物體的兩個(gè)狀態(tài)的受力情況，必須從受力分析入手（物理分析切入），操作如下：①必須用隔離法將物體m1和m2隔離出來(lái)；②必須分析物體m1和m2的兩個(gè)狀態(tài)所受彈簧彈力；③再進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，應(yīng)用平衡狀態(tài)ΣF=0，計(jì)算彈簧彈力大小，運(yùn)用公式F彈=k•△x變形△x=F彈/k計(jì)算位移大小(彈簧長(zhǎng)度的該變量)，才能正確解答本題。例2.如圖2所示，在粗糙斜面放置物體A和固定物體B，在A與B之間用一根橡皮筋C連接，求橡皮筋C的拉力F的大小。分析：這是關(guān)于受靜摩擦力分析的問(wèn)題，是《力》一章的另一個(gè)核心問(wèn)題。高一新生往往也認(rèn)為靜摩擦力非常簡(jiǎn)單，只要抓住物體A平衡合力為零，直接從計(jì)算拉力F的大小入手（數(shù)學(xué)分析切入），但該問(wèn)題并非如此，存在多解的情況，結(jié)果很難完整正確解答。正確操作應(yīng)如下：可將橡皮筋C看成一根輕質(zhì)彈簧。如圖3所示，該問(wèn)題涉及斜面并且定量（需要正交分解重力，求出重力沿著斜面向下的分力GX=mgsinθ）；涉及靜摩擦力的方向（需要判斷相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)可能斜向上、可能斜向下、可能為0）；涉及沿著斜面方向合外力為零，建立方程（ΣF=GX-F±f=0），涉及的這三個(gè)問(wèn)題中最為核心的問(wèn)題在于確定靜摩擦力的方向，這是屬于典型的物理分析與數(shù)學(xué)分析相融合的過(guò)程。①如果F=GX，則沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)，f=0；②如果F>GX，則A有相對(duì)向上滑動(dòng)趨勢(shì)，f=F-GX，f斜向下，那么F=GX+f，f存在最大值，F(xiàn)的最大值FMAX=GX+fMAX；③如果F<GX,則A有相對(duì)向下滑動(dòng)趨勢(shì)，f=GX-F，f斜向上，那么F=GX-f，同樣f存在最大值，F(xiàn)的最小值FMIN=GX-fMAX，方向斜向上?？梢?jiàn)拉力的大小在GX-fMAX≤F≤GX+fMAX范圍而非某一個(gè)值，方向存在向上和向下兩個(gè)情況而非一個(gè)方向。

綜上所述，多數(shù)高一新生處于自己原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)習(xí)方法、思維方法等不適應(yīng)于高中物理學(xué)習(xí)狀態(tài)，也處于不知道學(xué)習(xí)高中物理要怎么做的狀態(tài)，教學(xué)中教師要堅(jiān)持強(qiáng)化物理分析切入、擺正數(shù)學(xué)地位、強(qiáng)調(diào)物理分析理解到位等，這樣高初中物理銜接效果才會(huì)更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]余俊文.中下生學(xué)習(xí)物理入門(mén)切入點(diǎn)的理性思考[J].物理通報(bào)，2012，（5）：31-33.

作者:余俊文 單位:邛崍市平樂(lè)中學(xué)